Tiểu luận bột cafe tách cafein

PHẦN 1: GIỚI THIỆU NGUYÊN LIỆUI. TỔNG QUAN VỀ CÂY CÀ PHÊ1. Định nghĩa :Cây cà phê thuộc lớp Magnoliopsida, bộ Rubiales, họ Rubiacae, giống Coffea, gồm có 4 loài : Coffea arabica, Coffea canephora, Coffea liberica và Coffea stenophylla. 2.Phân loại :Trong nông nghiệp, cây cà phê đƣợc chia làm 3 loài:a. Cà phê chè (cà phê Arabica) :Nguồn gốc ở cao nguyên Jimma, thuộc nƣớc Ethiopia, vùng nhiệt đới ở phía đông Châu Phi. Gồm các chủng nhƣ : Typica, Bourbon, Moka, Caturra, Catuai, Catimor…Đây là cà phê đƣợc trồng lâu đời nhất và tiêu thụ nhiều nhất trên thế giới vì thơm ngon, dịu (chiếm 70% sản lƣợng cà phê trên thế giới). Hàm lƣợng caffeine trong hạt trung bình 1,3%.Cây thuộc dạng bụi, thân cao 3 4m, cành đối xứng, mềm rủ xuống. Lá mọc đối xứng, hình trứng dài, dầu nhọn, rìa lá quăn, màu xanh đậm.Quả cà phê thuôc loại quả thịt, hình trứng, khi chín có màu đỏ tƣơi ( chủng Caturra amrello cho quả màu vàng ). Hạt cà phê hình tròn dẹt, có màu xanh xám, hoặc xám xanh, xanh lụa, xanh cốm, tùy theo giống và điều kiện bảo quản và chế biến. Cây cà phê Arabica tự thụ phấn

PHẦN 1: GIỚI THIỆU NGUYÊN LIỆU

I TỔNG QUAN VỀ CÂY CÀ PHÊ

1 Định nghĩa :

Cây cà phê thuộc lớp Magnoliopsida, bộ Rubiales, họ Rubiacae, giống Coffea, gồm

có 4 loài : Coffea arabica, Coffea canephora, Coffea liberica và Coffea stenophylla

2.Phân loại :

Trong nông nghiệp, cây cà phê được chia làm 3 loài:

a Cà phê chè (cà phê Arabica) :

Nguồn gốc ở cao nguyên Jimma, thuộc nước Ethiopia, vùng nhiệt đới ở phía đông

Châu Phi Gồm các chủng như : Typica, Bourbon, Moka, Caturra, Catuai, Catimor…

Đây là cà phê được trồng lâu đời nhất và tiêu thụ nhiều nhất trên thế giới vì thơm ngon, dịu (chiếm 70% sản lượng cà phê trên thế giới) Hàm lượng caffeine trong hạt trung bình 1,3%

Cây thuộc dạng bụi, thân cao 3-4m, cành đối xứng, mềm rủ xuống Lá mọc đối xứng, hình trứng dài, dầu nhọn, rìa lá quăn, màu xanh đậm.Quả cà phê thuôc loại quả thịt,

hình trứng, khi chín có màu đỏ tươi ( chủng Caturra amrello cho quả màu vàng ) Hạt cà

phê hình tròn dẹt, có màu xanh xám, hoặc xám xanh, xanh lụa, xanh cốm, tùy theo giống

và điều kiện bảo quản và chế biến Cây cà phê Arabica tự thụ phấn

Cây cà phê chè ưa nơi mát và hơi lạnh, thích hợp 18 – 25oC, thích hợp nhất là từ 10 – 20oC Cà phê thường trồng ở miền núi có độ cao từ 600 - 2500m Các nước trồng cà phê chè có hương vị thơm ngon như : Kenya, Tazania, Ethiopia, Colombia…thường trồng ở nơi có độ cao 800m trở lên

b Cà phê vối (cà phê Robusta) :

Nguồn gốc: khu vực sông Công-gô, miền vùng thấp xích đạo và nhiệt đới Tây Châu Phi Cà phê vối có hàm lượng caffeine trung bình trong hạt 1,5 - 3 % (cao nhất trong

c Cà phê mít (cà phê Excelsa hay cà phê Chari)

Nguồn gốc ở xứ Ubangui-Chari, xứ Biển Hồ Sát, sa mạc Sahara, thường gọi cà phê Chari Hàm lượng caffeine trong hạt 1,02-1,15%

Cây cao từ 6-15m, lá to, hình trứng hoặ hình lưỡi mác Quả hình trứng, hơi dẹt, núm quả lồi Quả t, khi chín có màu đỏ sẫm Hạt có màu xanh ngả vàng, có lớp vỏ lụa bám chặt vào hạt, khó làm tróc ra hết

Cà phê mít ít thơm, có vị chua, chất lượng nước uống ít được ưa chuộng

II CẤU TẠO QUẢ CÀ PHÊ

Bảng 1: Thành phần của quả cà phê (%khối lượng quả tươi)

1.Lớp vỏ quả: là lớp vỏ ngoài cùng, mềm mỏng có màu xanh hay đỏ vỏ cà phê chè

thường mềm hơn vỏ cà phê vối và cà phê mít

Bảng 2: Thành phần hóa học của vỏ quả

Cà phê chè Cà phê vôi Prôtêin

0,58

9,17 2,00 27,65 3,33 57,15 14,42 4,07 0,25

2.Lớp vỏ thịt: nằm dưới lớp vỏ quả Vỏ thịt cà phê chè mềm, chứa nhiều chất ngọt dễ

xay xát hơn Vỏ thịt cà phê mít cứng và dày hơn so với cà phê chè

Bảng 3:Thành phần hóa học của lớp vỏ thịt

Thành phần hoá học

Cà phê chè Cà phê vối Pectin

Đường khử Đường không khử

Xenlulo và tro

33,0%

30,0 20,0 17,0

38,7%

45,8

-

-

3.Lớp vỏ thóc: cứng, nhiều xơ, bao bọc xung quanh nhân Vỏ thóc của cà phê chè mỏng

hơn và dễ dập hơn vỏ thóc của cà phê mít và cà phê vối

Bảng 4:Thành phần hoá học của vỏ thóc

Thành phần hoá học Cà phê chè Cà phê vối Hợp chất có dầu

Protein Xenlulo Hemi xenlulo Chất tro Đường Pantosan

0,35%

1,46 61,8 11,6 0,96 27,0 0,2

0,35%

2,22 67,8

- 3,3

-

-

4.Lớp vỏ lụa: là lớp vỏ nằm sát nhân cà phê, có màu sắc và đặc tính khác nhau tùy thuộc

loại cà phê Vỏ lụa của cà phê chè có màu trắng bạc, rất mỏng và dễ bong ral khỏi hạt trong quá trình chế biến Vỏ lụa cà phê vối màu vàng nâu nhạt Vỏ lụa cà phê mít màu vàng nhạt

5.Nhân cà phê: nằm trong cùng Lớp tế bào phần ngoài của nhân cứng, tế bào nhỏ, trong

chứa dầu Phía trong có những tế bào lớn và mềm hơn Một quả cà phê thường có 1,2 hoặc

3 nhân, thông thường có 2 nhân

Bảng 5: Thành phần hóa học của nhân

Thành phần hoá học Tính bằng

g/100g

Tính bằng

mg/100g Nước

9 – 16 0,8 – 2

2 – 8

1 – 3

2

8 – 9

5 – 10

10 – 20

20

4 2,5 – 4,5 85 – 100

130 – 150

3 – 10

4

1 – 4,5 vết

Để sản xuất bột cà phê tách caffeine, ta sử dụng nguyên liệu là cà phê nhân

Hình 2: hình ảnh về cà phê nhân

III THÀNH PHẦN HÓA HỌC CÀ PHÊ NHÂN

Thành phần hóa học của cà phê nhân phụ thuộc vào c hủng loại, độ chín, điều kiện

canh tác, phương pháp chế biến và bảo quản

1 Nước:

Trong nhân cà phê đã sấy khô còn khoảng 10-12% nước ở dạng liên kết Sau khi rang, hàm lượng nước trong cà phê còn khoảng 2,7% Hàm lượng nước trong cà phê ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng cà phê Nếu độ ẩm cao, vi sinh vật dễ phát triển và hương

cà phê dễ bị tổn thất

2.Chất khoáng:

Hàm lượng chất khoáng trong cà phê khoảng 3-5%, chủ yếu là K, Mg, P, Cl, ngoài

ra còn có Al, Fe, Cu, I, S… Những chất này ảnh hưởng không tốt đến mùi cà phê rang Cà phê có lượng khoáng càng thấp thì càng tốt

Gồm tri-, di- và monosaccharides, trong đó saccharose là thành phần chủ yếu Các loài Arabica thường có hàm lượng saccharose trung bình cao hơn các loài Robusta Ngoài

ra, người ta còn tìm thấy trong dịch chiết cà phê nhân các loại đường đơn, gồm đường khử (glucose, fructose) và một lượng vết các đường khác như stachyose, raffinose, arabinose, mannose…

Tính chất và hàm lượng của nhóm đường thấp phân tử đóng vai trò rất quan trọng trong việc hình thành và phát triển hương vị cà phê trong quá trình chế biến

4.Protein tổng:

Hàm lượng protein trong cà phê không cao nhưng có vai trò quan trọng trong việc hình thành hương vị cho sản phẩm Trong đó, các acid amin sau khi protein bị phân hủy có chứa lưu huỳnh như cystine, methionine là quan trọng nhất, chúng tạo nên hương thơm mạnh cho cà phê rang Đăc biệt, methionine và proline có tác dụng làm giảm tốc độ oxy hóa các chất thơm, giúp giữ được mùi thơm của cà phê trong quá trình bảo quản

5.Lipid

Hàm lượng lipid trong cà phê khá lớn (10 -13%) gồm có dầu và sáp Trong quá trình chế biến, một phần acid béo tham gia phản ứng dưới tác dụng của nhiệt độ cao tạo nên hương thơm cho sản phẩm Lượng lipid còn lại không bị biến đổi chính là dung môi tốt để hòa tan các chất thơm

6 Các alkaloid

Trong cà phê có các alkaloid như caffeine, trigonelline, betain, colin Trong đó, quan trọng nhất là caffeine và trigonellin

a.Caffeine:

Công thức phân tử : C8H10N4O2

Tên hóa học: 1,3,7_Trimethylxanthine; 2,6-dione; 1,3,7-Trimethyl-2,6-dioxopurine; 7-Methyltheophylline

3,7-Dihydro-1,3,7-Trimethyl-1H-purine-Hình 3: Cấu tạo phân tử caffeinee

Caffeine có bản chất hóa học là một alkaloid, thuộc nhóm các hợp chất có vòng purine

Caffeine tồn tại ở dạng tinh thể trắng ngậm nước, nóng chảy ở 1360C, thăng hoa ở

1780C Tinh thể caffeine có 2 dạng và , ở 1400C có sự chuyển từ dạng tinh thể sang

Độ tan của caffeine:

Caffeine tan trung bình trong nước Độ tan của caffeine thay đổi tùy thuộc vào nhiệt độ

Bảng 6 : độ tan của caffeinee trong nước ở các nhiệt độ khác nhau

Bảng 7: độ tan của caffeinee trong một số dung môi hữu cơ

Dichloromethane (methylen hloride) 33 9.00

Caffeine là chất kích thích có dược tính được tiêu thụ rộng rãi nhất trên thế giới Tác dụng chính của caffeine là kích thích hệ thần kinh trung ương, gia tăng khả năng hoạt động trí óc và tạo hưng phấn

Sự hấp thu caffeine từ hệ thống dạ dày và ruột diễn ra nhanh chóng và kết thúc chỉ

45 phút sau khi được tiêu hóa Khoảng 15÷120 phút sau khi tiêu hóa nồng độ caffeine trong huyết tương có thể đạt được giá trị cực đại : 8÷10mg/l nếu sử dụng 5÷8mg caffeine/kg thể trọng

Cơ chế chuyển hóa caffeine tùy thuộc giống loài Ở người khoảng 80% caffeine bị loại nhóm methyl thành paraxanthine và 16% chuyển thành theobromine và theophylline tại gan Các quá trình loại methyl và oxy hóa tiếp theo sinh ra các muối urate và các dẫn xuất uracil

Nhiều nghiên cứu cho thấy caffeine kích thích giải phóng calcium nội bào Ở nồng

độ 0.5÷1mM caffeine ức chế hoạt động của các enzyme nucleotide phosphodiesterase (thuộc hệ thống tuần hoàn) Cơ chế chính gây ra tác dụng kích thích hệ thần kinh trung ương của caffeine bắt đầu ở nồng độ 10µM.Ở nồng độ này caffeine ức chế hoạt động của adenosine (chất dẫn truyền xung động thần kinh) bằng cách cạnh tranh với adenosine trong việc kết hợp với các đầu tiếp nhận adenosine, qua đó làm thay đổi nồng độ một số chất trong nội bào

Ngoài tác dụng kích thích hệ thần kinh trung ương bằng cơ chế được giả i thích ở trên, caffeine còn gây ra một số tác dụng tiêu cực cho sức khỏe như :

Caffeine còn liên quan đến các bệnh mạch vành

Khử caffeine (decaffeination): là thuật ngữ chỉ kỹ thuật tách caffeine từ cà phê nhằm mục đích sản xuất loại cà phê “không” caffeine (hàm lượng caffeine tuâ n theo các tiêu chuẩn cụ thể) nhưng vẫn giữ được hương vị đặc trưng của cà phê

Do hầu hết hương vị của cà phê được tạo ra trong quá trình rang, quá trình khử caffeine được tiến hành trên hạt cà phê nhân chưa rang Tuy nhiên, những tiến bộ trong kỹ thuật thu hồi chất thơm đã cho phép thực hiện được quá trình khử caffeine từ dịch trích cà phê rang xay Ngày nay, các sản phẩm cà phê nhân, cà phê rang xay và cà phê hòa tan không caffeine đã trở nên rất phổ biến

Bảng 8: Một số tiêu chuẩn về cà phê khử caffeine

Vitamin PP (nicotinic acid, nicotinamid)

Vitamin PP là nicotinic acid và amid của nó là nicotinamide Vitamin PP là thành phần của coenzyme NAD+

, NADP+ có trong các enzyme thuộc nhóm dehydrogenase kị khí Nó còn có tên là niacin, niacinamid hoặc vitamin B5 Vitamin PP giúp cơ thể chống lại bệnh pellagra Khi mắc bệnh pellagra sẽ dẫn đến sư ng màng nhầy dạ dày, ruột sau đó sưng ngoài da

Vitamin PP dạng nicotinic acid bền với nhiệt, acid và cả kiềm cho nên khó bị phâ n huỷ, còn ở dạng nicotinamid lại kém bền với acid và kiềm Vitamin PP không bị biến đổi khi nấu nướng cho nên thức ăn giữ được hàm lượng PP qua xử lý Vitamin PP có nhiều trong gan, thịt nạc, tim, đặc biệt là nấm men Nếu cơ thể thiếu Vitamin PP sẽ ảnh hưởng đến các quá trình oxi hóa khử Vitamin PP có tác dụng ngăn ngừa bệnh ngoài da, sưng màng nhầy ruột, dạ dày

Ngoài ra, trong nhân cà phê còn có một lượng đáng kể vitamin Trong cà phê chủ yếu là vitamin nhóm B như B1, B2, B6, B12 và các loại acid hữu cơ là tiền thân của các loại vitamin

Cà phê rang lên có những chất thơm, gọi chung là cafeol (acid cafeic, oleic, linoleic, palmitic), khoảng 0,05%, nhưng đồng thời lại tạo ra một yếu tố phức hợp độc là cafeotoxin (0,07%)

Thành phần hóa học trong hạt cà phê có ảnh hưởng rất lớn trong quá trình đánh giá chất lượng thử nếm cảm quan

Bảng 9: Thành phần hóa học hạt cà phê

Nước Chất dầu Đạm Proteine Caffeine Chlorogenic acid

Trigonelline

Tannin Caffetanic acid

Caffeic acid

Pentosane Tinh bột Saccharose Cellulose Hemicelllulose

Lignine Calcium Phosphur Sắt Sodium Manganese

8 – 12

4 – 18 1,8 – 2,5

IV TIÊU CHUẨN CỦA CÀ PHÊ NHÂN :

Đây là tiêu chuẩn của công ty đầu tư xuất nhập khẩu Daklak - Inexim Daklak cho cà phê nhân sống chất lượng cao:

Màu sắc, mùi vị tự nhiên

Không mốc, không lên men, không mùi vị lạ…

Theo tiêu chuẩn TCVN 4193:2001: 90 lỗi max/300gr

Tiêu chuẩn đánh giá chất lượng cà phê của SCAA

(The Specialty Coffee Association of America)

Tiêu chuẩn phân cấp cà phê nhân của SCAA tốt hơn các hệ thống phân cấp khác vì nó

đã định ra được mối liên hệ giữa các khuyết tật của hạt với chất lượng của cà phê pha Tuy nhiên phương pháp này đã bỏ qua một ít các khuyết tật quan trọng có thể có trong nguyên liệu

Trong phương pháp này, người ta lấy 300g mẫu cà phê và phân tích theo các tiêu chuẩn

về khuyết tật theo Bảng 1, Bảng 2 và phân cấp theo các tiêu chuẩn dưới Dùng 100g cà phê trên sàng qua sàng số 14, 15, 16, 17 và 18 rồi tính phần trăm khối lượng cà phê trên mỗi sàng Vì việc phân tích 300g cà phê tốn thời gian hơn nên thông thường chỉ tiến hành phân tích bằng sàng với 100g mẫu Trường hợp cà phê chất lượng cao, chỉ có ít khuyết tật thì mới phân tích khuyết tất với 300g mẫu Nếu cà phê chất lượng thấp, nhiều khuyết tật thì phân tích với 100g mẫu là đủ – cũng áp dụng với cà phê hạng 4 và hạng 5 Sau đó cà phê được đem đi rang và đánh giá cảm quan để xác định các tính chất cảm quan của cà phê

Cấp bậc cà phê nhân theo SCAA

 Hạng 1 (Specialty Grade): không có quá 5 đơn vị khuyết tật trong 300g cà phê

Không được phép có những khuyết tật cấp I Chỉ được phép có tối đa 5% khối lượng cà phê không đúng kích thước Phải có ít nhất 1 tính chất đặc trưng về thể chất, mùi hương, vị hoặc tính acid Hoàn toàn không có hạt bị hỏng, bị sâu và không được phép có hạt thứ phẩm Hàm ẩm trong khoảng 9 – 13%

 Hạng 2 (Pre mium Grade): không có quá 8 đơn vị khuyết tật trong 300g cà phê

Được phép có những khuyết tật cấp I Chỉ được phép có tối đa 5% khối lượng cà phê không đúng kích thước Phải có ít nhất 1 tính chất đặc trưng về thể chất, mùi hương, vị hoặc tính acid Hoàn toàn không có hạt bị hỏng và được phép có 3 hạt thứ phẩm Hàm ẩm trong khoảng 9 – 13%

 Hạng 3 (Exchange Grade): có 9 – 23 đơn vị khuyết tật trong 300g cà phê Phải có

50% khối lượng trên sàng 15 và có ít hơn 5% khối lượng dưới sàng 14 Không có biểu hiện hỏng (mùi vị lạ) trong nước cà phê và chỉ có tối đa 5 hạt thứ phẩm Hàm

ẩm trong khoảng 9 – 13%

 Hạng 4 (Below Standard Grade): có 24 – 86 đơn vị khuyết tật trong 300g cà phê

 Hạng 5 (Off Grade): có nhiều hơn 86 đơn vị khuyết tật trong 300g cà phê

Mẩu cành cây trung bình 5 1

V ẢNH HƯỞNG CỦA CAFFEIN ĐẾN CƠ THỂ NGƯỜI

Caffeinee ảnh huởng rất nhiều đến,thần kinh, hệ tiêu hóa, hệ bài tiết của con nguời

đã có rất nhiều những nghiên cứu về ảnh hưởng của caffein tới sức khỏe của con người

ở đây xin được nêu một số ảnh hưởng cơ bản của caffein tới sức khỏe con người

1 Ảnh hưởng của caffeine đến hệ thần kinh

Tác dụng chính của caffeine là kích thích hệ thần kinh trung ương

Bằng chứng là khi hấp thụ một lượng methylxanthine ở mức trung bình (10µM) có thể ảnh hưởng đến sự dẫn truyền thần kinh, tại đó caffeine ức chế hoạt động của adenosine (chất dẫn truyền xung động thần kinh) bằng cách cạnh tranh với adenosine trong việc kết hợp với các đầu tiếp nhận adenosine, qua đó làm thay đổi nồng độ một số chất trong nội bào

Caffeine liều cao có thể gây ra một hiệu ứng giống như stress

Ở người cai nghiện caffeine thường thấy nhức đầu dữ dội do sự co mạch máu não

2 Ảnh hưởng của caffeine đến hệ tuần hoàn

Caffeine và một số methylxanthine khác có thể ảnh hưởng đến chức năng tim mạch bằng cách làm thay đổi sự co bóp của tim và mạch máu Bằng chứng là ở mức hấp thu 250mg caffeine làm giãn các cơ mềm của mạch máu và làm tăng nhịp tim

Với những người không có thói quen dùng cà phê thì caffeine có thể làm tăng

áp lực máu và thường trở lại bình thường sau 3-4h

3 Ảnh hưởng của caffein đến hệ tiêu hóa

Caffeine làm tăng tiết acid dạ dày, do đó không tốt cho những người bị viêm loét dạ dày Ngoài ra, caffeine có thể gây ra một số triệu chứng như: khó tiêu, ợ nóng, đau bụng, hoặc táo bón

4 Ảnh hưởng của caffein đến hệ bài tiết

Caffeine giúp lợi tiểu vì làm tăng lưu lượng máu qua thận và tốc độ lọc của thận Caffeine làm tăng sự giải phóng các thận tố từ thận

5 Các ảnh hưởng khác

Hiện nay đã có một số nghiên cứu về ảnh hưởng của cà phê ,tuy nhiên những nghiên cứu này vẫn chưa có tính xác thực cao

Một số nhà khoa học cho rằng caffein có thể làm tăng tỉ lệ sẩy thai ở phụ

nữ, tuy nhiên một số nghiên cứu khác lại cho rằng caffein không hề có ảnh hưởng

gì đến việc xảy thai của phụ nữ Các nhà khoa học cũng cho rằng caffein làm giảm khả năng hấp thu canxi của cơ thể

Bảng 12: So sánh lợi ích và tác hại của caffein

CAFFEINEE

MẶT LỢI

Caffeine là chất có tác dụng kích

thích hệ thần kinh trung ương, làm

cho tỉnh táo, kích thích khả năng

làm việc, đặc biệt làm việc bằng trí

óc, tăng cường hoạt động cơ Vì

vậy, sau khi uống một ly cà phê vào

buổi sáng, bạn sẽ cảm thấy phấn

chấn bắt tay vào công việc Cũng

như để đối phó với cơn buồn ngủ

khi làm việc đêm, một ly cà phê đen

đậm được xem là biện pháp hiệu

giảm đau của paracetamol, aspirin

hoặc làm giảm tác dụng phụ gây

buồn ngủ của thuốc trị dị ứng

Ngoài ra, cà phê còn được xem là

thức uống có giá trị dinh dưỡng vì

chỉ cà phê đen không thôi đã chứa

12% lipid (chất béo), 12% protid

(chất đạm), 4% chất khoáng, nhiều

nhất là kali và magiê

Caffeine cũng có tác dụng chống

mỏi cơ và chính vì thế, một cốc cà

phê trước các hoạt động đòi hỏi thể

lực như chạy bộ, nâng tạ hoặc dọn

dẹp nhà cửa sẽ giúp bạn nâng cao

hiệu suất của mình rõ rệt Nhiều

nghiên cứu đã chứng minh rằng,

chất caffeine tăng cường hoạt động

co cơ và đẩy nhanh tốc độ sử dụng

nguồn năng lượng được lưu trữ

ngắn hạn trong cơ bắp của đàn ông

Caffeine có tác dụng lợi tiểu, vì vậy, cần tránh uống cà phê vào ban đêm để không bị mất ngủ

Caffeine có tác dụng kích thích làm tăng tiết acid dịch vị, vì vậy, tránh uống cà phê vào lúc đói Người đã yếu dạ dày nếu uống cà phê lúc đói

sẽ có hại cho niêm mạc dạ dày Một

số người chỉ uống cà phê vào buổi sáng mà không dùng điểm tâm, rất

có hại cho sức khỏe, cần bỏ thói

quen này

Caffeine có thể gây tương tác với một số dược phẩm, chẳng hạn làm mất tác dụng an thần của thuốc an thần gây ngủ Vì vậy, nên tránh uống cà phê với thuốc

Ngoàira caffeine còn gây ra một số

- Gây rối loạn dạ dày, có thể ảnh hưởng tới ăn uống

- Thúc đẩy quá trình viêm nhiễm trong cơ thể, làm hại cả

Ngoài caffeine, cà phê còn chứa các

chất chống oxy hóa Polyphenol

trong cà phê bảo vệ

cơ thể khỏi sự lão hóa của các tế

bào bình thường và sự đột biến của

các tế bào ung thư Cùng với trà, cà

- Khiến cơ thể bị giảm độ nhạy cảm với insulin, gây rối loạn việc điều hòa và chuyển hóa đường trong máu

- Hơn 30 loại cà phê bột và hơi chứa chất gây ung thư (cụ thể hơn thì An không rõ vì chưa biết về các loại cà phê)

VI THỊ TRƯỜNG TIÊU THỤ CÀ PHÊ CÓ CAFFEIN VÀ KHÔNG CAFFEIN

1 Tình hình tiêu thụ cà phê trê n thế giới :

Tình trạng tiêu thụ cà phê trên thế giới gần đây đang thay đổi Tiêu thụ ở các nước sản xuất

cà phê tăng lên, trong khi tiêu thụ của các nước nhập khẩu truyền thống giảm đi

- Năm 2003 toàn thế giới tiêu thụ 113 triệu bao, trong đó các nước nhập khẩu tiêu thụ 85.2 triệu bao, các nước sản xuất tiêu thụ nội địa 27.6 triệu bao

- Năm 2004 toàn thế giới tiêu thụ 112.4 triệu bao, trong đó các nước nhập khẩu tiêu thụ 84.3 triệu bao (giảm 1.05%), các nước sản xuất tiêu thụ nội địa 28.1 triệu bao (tăng 1.78%)

- Brazil là nước sản xuất cà phê lớn nhất thế giới nhưng là nước tiêu thụ cà phê lớn thứ

ba thế giới, khoảng 13.75 triệu bao trong niên vụ 2003

- Ethiopia, quê hương của cà phê có truyền thống uống cà phê, trong năm 2004 họ tự tiêu thụ khoảng 42% lượng cà phê trong nước sản xuất ra

- Các nước sản xuất khác tiêu thụ cà phê nhiều là: Indonesia, Colombia, Mexico và Ấn

Độ

- Việt Nam đang khuyến cáo người dân tăng cường uống cà phê và số lượng các nhà rang xay cà phê cung cấp cho thị trường nội địa ngày càng nhiều

Mức tiêu thụ cà phê năm 2003 trên thế giới chia theo khu vực như sau:

- Châu Âu : 36.5 triệu bao, tăng trưởng 1% so với năm 2002

- Bắc Mỹ và trung Mỹ : 25.9 triệu bao, tăng trưởng 2% năm, hơi cao hơn Châu Au

- Đông Nam Á: 15.5 triệu bao, tăng trưởng khá nhanh (7% năm)

- Đông Âu: là thị trường nhỏ, tiêu thụ 8.6 triệu bao, tỉ lệ tăng trưởng 5% năm

Theo thống kê của Tổ Chức Cà Phê Thế Giới ICO, so sánh hai giai đoạn 2000-2003 và 1990-1993 thấy mức tiêu thụ cà phê bình quân đầu người ở nhiều nước Châu Âu (Áo, Đan Mạch, Phần Lan, Pháp , Đức, Hà Lan, Na Uy, Thụy Điển, Thụy Sĩ, Vương Quốc Anh) và

Mỹ đều giảm đáng kể Chỉ vài nước như Ý, Bỉ/Luxembourg và Nhật Bản có mức tiêu thụ

cà phê bình quân đầu người tăng

Bảng 13: Thay đổi mức tiêu thụ cà phê bình quân đầu người giai đoạn 2000-2003 so

với giai đoạn 1990-1993 ở 14 quốc gia nhập khẩu

Quốc gia nhập khẩu %thay đổi mức

tiêu thụ đầu người

Quốc gia nhập khẩu

%thay đổi mức tiêu thụ đầu người

Nguồn : ICO, Annual Review 2003/04

2 Tình hình tiêu thụ cà phê tại Việt Nam:

Sản xuất cà phê tại Việt Nam được bắt đầu từ những năm đầu thế kỉ 20 đến nay đã được

100 năm nhưng ngành cà phê chỉ mới thực sự phát triển cả về mở rộng diện tích và nâng cao năng suất, sản lượng trong vòng 25 năm lại đây Trong khoảng 1/4 thế kỉ, ngành cà phê Việt Nam đã tăng sản lượng cà phê lên 100 lần và đứng vào hàng thứ hai trong các nước sản xuất cà phê trên thế giới, hàng năm cung cấp cho thị trường 12-14 triệu bao cà phê Robusta

Tháng 6/2004, các chuyên gia của ngân hàng thế giới đã đánh giá cao ngành cà phê Việt Nam: “Chỉ trong vòng 10 năm đã phát triển lên vị trí thứ 2 thế giới trong khi để làm được việc đó Colombia đã phải trải qua chặng đường 75 năm”

Bảng 14: Về diện tích, năng suất và sản lượng cà phê

Năm Diện tích

(ha)

Năng suất (T/ha)

Sản lượng (T)

Xuất khẩu (T)

Kim ngạch (triệu USD )

Giá (USD/T)

2001 535.000 1.86 900 844.5 338.1 400

3 Nhu cầu về khử caffeine trên thế giới:

Ngày nay, mối quan tâm về sức khỏe và những loại thực phẩm có liên quan đến sức khỏe ngày càng gia tăng Do đó, khi các tác dụng sinh lý của caffeine trong cà phê được biết đến rộng rãi thì ngày càng có nhiều người chuyển sang dùng các loại đồ uống có ít hoặc không có caffeine Tại Mỹ và Tây Âu, khoảng 8-10% lượng cà phê nhân nhập khẩu hàng năm được xử lý để loại caffein

PHẦN 2: QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BỘT CÀ PHÊ TÁCH CAFFEINE

SƠ ĐỒ QUY TRÌNH

1.Quy trình công nghệ 1: tách caffeine bằng phương pháp Swiss water

2.Qui trình công nghệ sử dụng CO2 siêu tới hạn

PHẦN 3: THUYẾT MINH QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ

I.QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ 1: TÁCH CAFFEINE BẰNG SWISS

Tạp chất xuất hiện trong đống hạt cà phê nhân bao gồm: cát, đá, gỗ vụn, cao su, mảnh kim

loại, vỏ trấu, vải sợi từ các bao vận chuyển

CÁC BIẾN ĐỔI TRONG QUÁ TRÌNH LÀM SẠCH:

Biến đổi vật lý: có sự thay đổi khối lượng riêng xốp của đống hạt

PHƯƠNG PHÁP THỰC HIỆN:

Nguyên tắc:

Dùng sàng rung, dòng khí thổi và thiết bị tách từ để tách các tạp chất và kim loại

Dòng hạt cà phê nguyên liệu đi qua sàng rung 2 lớp, lớp trên sẽ giữ lại những tạp chất có

kích thước lớn Những hạt qua sàng sẽ được tiếp tục tách bụi cát nhỏ qua lưới sàng Khi

dòng nguyên liệu đi đến đầu máy sàng thì quạt gió đặt ở đây sẽ thổi bay các tạp chất nhẹ

như vỏ trấu, bụi… sau đó dòng nguyên liệu sẽ đi qua thiết bị tách từ để tách các tạp chất

kim loại Cuối cùng dòng nguyên liệu sẽ đi qua thiết bị phân riêng theo tỉ trọng Dòng hạt

sẽ chuyển động trên một bề mặt có đục lỗ Do tác động rung và chuyển động của dòng

không khí từ dươí lên sẽ tách được những tạp chất có tỉ trọng tương đương với tỉ trọng cà

phê

Thiết bị:

Mục đích của quá trình tách caffeine là chế biến

CÁC BIẾN ĐỔI TRONG QUÁ TRÌNH TÁCH CAFFEINE:

Vật lý:

Độ ẩm khối hạt tăng lên

Trong quá trình này có sự khuyến tán của caffeine từ trong hạt đi vào dung dịch trích ly Ngoài ra, còn có sự thay đổi thành phần của một số cấu tử hương và một số c hất khô hòa tan trong nước bên trong hạt cà phê phụ thuộc vào nồng độ của các chất này trong dịch trích chuẩn bị

Phần dịch trích này được chia làm 3 phần:

Phần thứ nhất dùng để bão hòa chất khô cho than hoạt tính, phần này sẽ được loại bỏ Phần thứ hai được dùng làm dịch trích căn bằng

Phần thứ ba được dùng để tái sinh cột than hoạt tính

Chuẩn bị than hoạt tính:

Ngâm than hoạt tính trong dịch trích trên ta thu được than hoạt tính “bão hòa” các chất khô hòa tan trong hạt cà phê mà không chứa caffeine

Tách caffeine:

Hạt cà phê được chứa trong thiết bị trích ly Dịch trích đã chuẩn bị sẽ được bơm vào thiết

bị theo chiều từ dưới lên Lưu lượng hay thời gian lưu của dịch trích sẽ được tính toán sao cho trích ly caffeine triệt để nhất

Tái sử dụng dịch trích:

Sau quá trình trích ly, một phần nhỏ chất khô trong dịch trích bám lên bề mặt hạt và nồ ng

độ chất khô hòa tan của dịch trích tăng lên, do đó để tái sử dụng dịch trích ta thực hiện như sau:

Dùng nước sạch để rửa các chất khô bám trên bề mặt hạt

Lượng dịch trích có chứa caffeine sẽ được dẫn qua cột có chứa than hoạt tính (như đã chuẩn bị ở trên) để tách caffeine ra khỏi dịch trích

Lượng nước rửa sẽ được tính toán và thêm vào dịch trích trên đã tách cafffeine để đưa nồng độ chất khô trở về như ban đầu

THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ:

Nồng độ chất khô hòa tan của dịch trích trước quá trình tách caffeine: 15%

Nồng độ chất khô hòa tan của dịch trích sau quá trình tách caffeine: 30%

Thời gian trích ly: 8h

Hiệu suất trích ly: 99,9%

Độ ẩm hạt sau khi tách caffeine: 53%

Nhiệt độ trích ly: ở nhiệt độ phòng

CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG:

Nhiệt độ của quá trình trích ly: nhiệt độ cao sẽ làm tăng cả tốc độ hòa tan của chất tan trong dung môi và tốc độ khuếch tán vào dung môi

Nhiệt độ của hầu hết các quá trình được giới hạn thấp hơn 100 C vì lý do kinh tế, sự trích

ly các cấu tử không mong muốn ở nhiệt độ cao và sự tổn thất bởi nhiệt của các thành phần hòa tan

Diện tích bề mặt tiếp xúc với dung môi:

Tốc độ di chuyển của các chất tỉ lệ với diện tích bề mặt của hạt

Độ nhớt của dung môi:

Độ nhớt phải đủ nhỏ để dung môi có thể thấm vào từng phần của hạt

Tốc độ chảy của dung môi:

Tốc độ chảy càng cao sẽ làm giảm nồng độ của lớp chất tan bao quanh hạt do đó sẽ làm tăng tốc độ trích ly

Xảy ra sự khuếch tán ẩm từ bên trong hạt ra bề mặt hạt

Hạt sẽ bị co nhẹ thể tích, giảm khối lượng do nước bay hơi, độ giòn và độ xốp tăng

• Hóa lý:

Nước từ bề mặt hạt vật liệu sẽ bốc hơi ra môi trường xung quanh

• Hóa học:

Tốc độ phản ứng hóa học tăng lên do nhiệt độ vật liệu tăng như:

Phản ứng Maillard và phản ứng oxy hoá một số hợp chất polyphenol gây nên hiện tượng sẫm màu cho hạt cà phê

Phản ứng oxy hoá chất béo gây nên mùi ôi khét cho hạt cà phê

Hóa sinh và sinh học:

Sự tăng nhiệt độ ức chế hoặc tiêu diệt vi sinh vật tạp nhiễm và ức chế hệ enzyme trong hạt

PHƯƠNG PHÁP THỰC HIỆN:

Trong công nghiệp thường sử dụng thiết bị sấy thùng quay

Hạt sau khi sấy được đưa xuống băng tải chuyển đến thiết bị rang

Hình 7 Thiết bị sấy thùng quay

CÁC BIẾN ĐỔI:

Vật lý:

Nhiệt độ của khối cà phê tăng lên kèm theo quá trình thoát ẩm làm giảm tỉ trọng khối hạt

Độ xốp của hạt cà phê tăng lên, sự tăng thể tích làm cho hạt cà phê có thể bị nứt vỡ

Các acid chlorogenic mà tồn tại ở dạng phức kali-caffeine-chlorogenate sẽ bị giảm tùy theo mức độ của quá trình rang

Green : hạt cà phê nhân chưa rang

Light roast : hạt cà phê rang sáng màu

Medium roast: hạt cà phê rang với màu trung bình

Dark roast: hạt cà phê rang sẫm màu

Các hợp chất glyceride của acid linoleic và palmitic cùng với các glyceride của acid

stearic và oleic tăng lên từ 7-16% hàm lượng chất béo của hạt cà phê

Bảng 16 Hàm lượng của dầu trong hạt cà phê chưa rang và đã rang (% chất khô )

Sự bay hơi nước từ bề mặt hạt ra môi trường

Một lượng nhỏ caffeine còn sót bị thăng hoa

Biến đổi hoá sinh và sinh học:

Đình chỉ hoạt động của các vi sinh vật và enzyme có trong hạt

PHƯƠNG PHÁP THỰC HIỆN:

Phương pháp rang: thiết bị rang dạng thùng quay với thành đục lỗ

Nguyên tắc hoạt động: